Gravimetrické ověřování anomálií nad jeskyní VDV (pokračování jeskyně Balcarky) v Moravském krasu Validation of anomalies above VDV cave (prolongation of Balcarka cave) in the Moravian karst area by gravity survey Pavel Kalenda 1, Pavol Mravec 2, František Musil 3 1 Ústav Struktury a Mechaniky hornin AV ČR, V Holešovičkách 41, 182 09 Praha 8 2 Holštejnská skupina ZO 6-15, Ondráčkova 229, 628 00 Brno 3 Tartaros ZO 6-16 ČSS, Elplova 36, 628 00 Brno (24-23 Protivanov) Key words: microgravity survey, cave, carst area Abstract The aim of gravity survey was to verify some of VLF anomalies, which were found in 2009 field surveys in the prolongation of Balcarka cave (Kalenda and Duras 2010). One parallel and three perpendicular profiles were measured in the VLF anomaly area. The Bouger anomaly were found on all of profiles, but the open space (probably caves) were found only below the dolines. Úvod V roce 2009 byla proměřena pomocí metody VDV oblast Ostrovské plošiny západně od veřejnosti přístupné jeskyně Balcarka (Kalenda a Duras 2010) a byla nalezena pravděpodobně jeskyně v pokračování jeskyně Balcarky, pojmenovaná Jeskyně VDV. Pomocí gravimetrie mělo být zjištěno, zda nalezené vodivé linie odpovídají jeskyním s volnými prostory, zda jsou případné prostory vyplněny sedimenty nebo zda se jedná pouze o korozivní pukliny vyplněné autochtonními sedimenty. Předchozí měření ukázala, že i jeskyně, zcela zaplněné sedimenty, jsou detekovatelné pomocí moderních přesných gravimetrů i v hloubkách, odpovídajících horní jeskynní úrovni v Moravském krasu (Hypr 1980, Kadlec 1995, 1996, 1997, 2001, Blecha a Kalenda 2004, Blecha a kol. 2005, Kalenda a kol. 2004, Kalenda a kol. 2005a,b, Kalenda a kol. 2006, Kalenda a Duras 2010). Bylo proto navrženo celkem 5 profilů, probíhajících kolmo na vodivé zóny VDV (P1-P5) a jeden dlouhý podélný profil, provazující mezi sebou všechny profily (P0). Protože, bohužel, toto měření bylo časově velice omezeno a bylo prováděno za špatného počasí (příchod studené fronty), byly realizovány pouze 3 příčné profily (P1-P3) a celý dlouhý podélný profil (P0) (viz obr. 1). Podélný profil (P0) procházel závrty a bylo sledováno, zda se případné volné dutiny nacházejí ve středu závrtů nebo zda jsou někde mimo. Příčné profily procházející závrty (P1 ve staničení 0m na profilu P0 a P3 ve staničení 140m na profilu P0) měly za cíl zjistit, kde se nacházejí volné prostory pod závrty tak, aby je bylo možno případně otevírat a
současně porovnat velikosti anomálií pod závrty s případnou anomálií na profilu, umístěného přesně ve středu mezi oběma závrty (P2) tak, aby byl jimi co nejméně ovlivněn. Obr. 1 Vodivé zóny detekované pomoci metody VDV (Kalenda a Duras 2010) a navržené tíhové profily (ortofotomapa Geodis) Fig. 1 Conductive zones detected by VLF method (Kalenda a Duras 2010) and suggested profiles of gravity measurements Geologická situace Téměř celá Ostrovská plošina leží na světle šedých vilémovických vápencích macošského souvrství několik set metrů západně od jejich kontaktu s břidlicemi na východě. Sklon vápencových vrstev směřuje generelně k VJV pod ostrovské břidlice. Na zarovnaném povrchu vápenců leží několikametrová (3-4 m) vrstva kvartérní spraše. Převládající tektonika je směru SV - JZ až SSV JJZ. Na východním okraji proměřované oblasti se nachází významná příčná tektonika SZ-JV, která byla základem jak pro zákrut údolí v okolí Blažkova závrtu západně od Balcarky, tak také menších údolíček východně od Suchého žlebu (Hložek). Tento sdružený tektonický směr SZ- JV až ZSZ - VJV využívají jeskynní systémy většinou jen pro obtoky a tyto pukliny jsou většinou zavřené (Štogr a Kučera 1997). Terénní práce a zpracování dat Gravimetrické práce byly provedeny gravimetrem Scintrex CG-5 s citlivostí 1 µgal a měření bylo provedeno na čtyřech profilech (0 3) ze šesti plánovaných. Vzdálenost bodů na profilech byla 5 m. Délky jednotlivých profilů byly od 130 m (P1, P2 a P3) do 410 m (P0). Celkem bylo proměřeno 164 bodů na profilech a 7 opakovaných měření na opěrném bodu
uprostřed profilu P0. Situace tíhových profilů je patrná z obr. 1. Střední kvadratická chyba, zjištěná z opakovaných měření, byla 5 µgal. Všechny gravimetrické body byly v terénu polohově a výškově zaměřeny pomocí totální stanice. Relativní chyba v trigonometrickém určení nadmořské výšky nepřesáhla 3 mm a v pozici 10 cm (možný posun středu gravimetru vůči zaměřenému bodu). Naměřená data byla nejprve zpracována do formy relativních Bouguerových anomálií s redukční hustotou 2700 kg m -3. Redukční hustota odpovídá měrné hmotnosti podložních vápenců. Reliéf terénu ve studovaném území je jen mírně zvlněný. Přestože se studované území nachází v blízkosti Suchého žlebu, nebyly počítány topografické korekce a účinek vzdálenějších terénních nerovností byl odstraněn jako součást regionálního pole. Výsledky měření Výsledky měření byly zpracovány do profilů Bouguerových a reziduálních anomálií (viz obr. 2 4). Bougerovy anomálie byly opraveny o chod gravimetru. Regionální pole nebylo odečteno, aby bylo možno porovnat vliv nedostatku hmot v Suchém žlebu (východně a jižně od proměřované oblasti) s relativně neovlivněným regionálním polem Ostrovské plošiny. Na obrázku č.2 jsou Bougerovy tíhové anomálie na profilu P0, vedeného přes oba závrty (staničení 0 a 140 m) a jen mírně kosého k předpokládaným prostorám (viz obr. 1). Obr. 2 Bougerovy a reziduální tíhové anomálie na profilu P0 Fig. 2 Bouger s and residual anomalies on profile P0 Dobře jsou patrné nedostatky hmot pod oběma závrty záporné tíhové anomálie ve staničeních cca 10m a 150m, tedy cca 10 m od středů obou závrtů. Kromě nich, pokud vezmeme do úvahy regionální pole proložené body ve staničeních 75 m, +50 - +80m, +325 - +330m, tak můžeme usuzovat na nedostatek hmot v celém úseku od +100 m do +320 m.
Největší lokální záporné tíhové anomálie je pak možno hledat v okolí staničení +200m, +295 m. Na obrázku č.3 jsou srovnány Bougerovy anomálie na profilu P1 a P3, procházející oběma závrty. Staničení 0 je v obou případech ve středech závrtů a kladná poloosa vede k SZS. Bougerovy anomálie na profilu P1 ukazují minimum jižně od závrtu okolo staničení 30 m s tím, že nebyla doměřena celá anomálie, která může být ovlivněna jak regionálním polem, nebo i volnými prostorami pod profilem nebo nedaleko od něj. Pokud by regionální pole výrazně neovlivňovalo Bougerovy anomálie v okolí závrtu, pak by velikost záporné tíhové anomálie cca 100 až 150uGal svědčila o volných prostorách pod profilem ve staničení od 0m jižně po staničení 50m, tedy po proměřený konec profilu. Druhá, méně významná z pohledu regionálního pole je anomálie okolo staničení 45 m, která ukazuje na nějaké lokální nedostatky hmot. Pokud porovnáme velikost této lokální anomálie s jinými, naměřenými v předchozích měřeních (Blecha a Kalenda 2004, Blecha a kol. 2005, Kalenda a kol. 2009, 2010), tak vidíme, že relativní anomálie 50 až 70 ugal mohou odpovídat průchodným volným prostorám v hloubce 20 30m. Na profilu P3 je jedna významná anomálie, korespondující geograficky se středem závrtu. Její amplituda 100 až 150 ugal svědčí o výrazných volných prostorách pod středem závrtu. Obr. 3 Bougerovy tíhové anomálie na profilech P1 a P3 Fig. 3 Bouger s anomalies on profiles P1 and P3 Na obrázku č.4 jsou Bougerovy tíhové anomálie na profilu P2, vedeného přesně uprostřed mezi oběma závrty a tedy jimi nijak neovlivněný. Opět stejně jako v případě profilu P1 zde vidíme dvě anomálie. Jedna, jižnější a nedoměřená, může odpovídat jak regionálnímu poli, tak i volným prostorám pod jižním koncem profilu od staničení 10m po 50m. Druhá, lokální anomálie ve staničení 20 m ukazuje na lokální nedostatky hmot, které mohou odpovídat i volným prostorám v hloubce 20 30m. Obr. 4 Bougerovy tíhové anomálie na profilu P2 Fig. 4 Bouger s anomalies on profile P2
Pokud vezmeme do úvahy všechny profily, pak je možno konstatovat, že v proměřované oblasti se nacházejí dvě struktury. Severnější struktura je lokálně omezená, dobře měřením zachycená na profilech P1, P2 a P3 a prochází profilem P1 ve staničení cca 45m, profilem P2 ve staničení 25 m a pravděpodobně směřuje pod střed závrtu na profilu P0 ve staničení 140m. Podle náznaků anomálií na profilu P0 mezi staničeními 110 až 310m by tato struktura mohla procházet pod profilem P0 nebo v jeho blízkosti v tomto úseku (viz obr.2). Jižní struktura má sice výraznější anomálii, ale z měření na profilech P1 a P2 není zcela zřejmé, zda se jedná jen o lokální anomálii nebo zda se do měření promítá i nedostatek hmot v relativně blízkém Suchém žlebu jako vliv regionálního pole. Anomálie jižní struktury, bohužel, nebyla ani na jednom profilu v jižním směru omezena. Pokud by se jednalo o lokální tíhovou anomálii a ne o vliv regionálního pole (na základě měření na profilu P0), pak by její anomálie (až 200 ugal) mohla být způsobena pouze volnými prostorami. Když si do mapy vyneseme středy jednotlivých anomálií na profilech (viz žluté značky na obr. 1), pak vidíme, že tyto body velice dobře korespondují s anomáliemi VDV (Kalenda a Duras 2010). Můžeme tak konstatovat, že severní struktura je pravděpodobně jeskynní chodba, vyplněná částečně sedimenty. Jižní struktura může korespondovat s anomálií VDV a v tom případě by se jednalo o volné prostory. Závěr Gravimetrické měření na Ostrovské plošině nad vodivými anomálními liniemi VDV ukázalo, že anomálie VDV jsou provázeny zápornými tíhovými anomáliemi. Byly zjištěny dvě tíhové anomálie severnější a jižnější, přičemž severnější odpovídá pravděpodobně částečně vyplněné jeskynní chodbě v hloubkách 20-30 m a jižnější může odpovídat volné chodbě. U ní je však interpretace tíhové anomálie nejistá, protože nebyla doměřena na žádném z profilů až do regionálního pole.
Literatura Blecha, V.; Kalenda, P. (2004): Gravimetrický průzkum Holštejnské jeskyně v Moravském krasu. Zprávy o geologických výzkumech v roce 2003. ČGS Praha, 128-130. Blecha, V., Kalenda, P., Mravec, P., Kučera, J. (2005): Gravimetrický průzkum pokračování Holštejnské jeskyně. Speleofórum 2005, 6-8. Hypr, D. (1980): Jeskynní úrovně v severní a střední části Moravského krasu. Sbor. Okr. muzea v Blansku, XII, 1980, Blansko, 65-79. Kadlec J. (1995): Geofyzikální měření ve Sloupském a Holštejnském údolí. Rekonstrukce vývoje Sloupského údolí.- Knih. ČSS, 25. Kadlec, J. (1996): The Holstejn Valley in the Moravian Karst (in Czech).- in Zatloukal, R. (ed): Speleology in the Holstejn area.- Knih. Ces. speleol. Spol., Vol. 28,7-12. Praha. Kadlec, J. (1997): Reconstruction of the development of semiblind ponor valleys in Moravian Karst based on geophysical surveying, Czech Republic. - Proc. of the 12 th Internat. Congress of Speleology, La Chaux-de-Fonds, Switzerland,Vol. 1, 387-390. Kadlec, J. et al. (2001): Cenozoic history of the Moravian Karst (northern segment): Cave sediments and karst morphology. Acta Mus. Moraviae, Sci. geol. 86 (2001), 111-160. Kalenda, P., Kučera, J., Duras, R., Mravec, P. (2004): Zjišťování hloubek dna a vývoje Hrádského žlebu. Speleofórum 2004, 19-22. Kalenda, P., Kučera, J., Mravec, P. (2005a): Vývoj říční sítě Moravského krasu. Acta Mus. Mor., XC(2005), 171-189. Kalenda, P., Kučera, J., Mravec, P. (2005b): Vývoj jeskynních systémů v severní části Moravského krasu s přihlédnutím k novým poznatkům z Holštejnské jeskyně. Acta Mus. Mor., XC(2005, 191-216. Kalenda, P., Blecha, V., Hrutka, M., Mravec, P. (2006): Bukovinky - gravimetrické měření v Moravském krasu. Speleofórum 2006, 77-78. Kalenda, P., Mravec, P., Duras, R., Musil, F. (2009): Mapování horního jeskynního patra na Ostrovské plošině v roce 2008 pomocí geofyzikálních metod. Speleofórum 2009, Vol. 28, 120-123. Kalenda, P., Audy, I., Mravec, P. (2010): Gravimetrický průzkum nad Pytlíkovou a Spodní Suchdolskou jeskyní. Speleofórum 2010, 113-115. Kalenda, P., Duras, R. (2010): Kde hledat pokračování jeskyně Balcarky? Speleofórum 2010, 115-118. Štogr, J., Kučera J. (1997): Piková dáma a Spirálka. Monografie jeskyně. Plánivská speleologická skupina.